KR20020010584A - An aluminum back junction solar cell and a process for fabrication thereof - Google Patents
An aluminum back junction solar cell and a process for fabrication thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR20020010584A KR20020010584A KR1020017011811A KR20017011811A KR20020010584A KR 20020010584 A KR20020010584 A KR 20020010584A KR 1020017011811 A KR1020017011811 A KR 1020017011811A KR 20017011811 A KR20017011811 A KR 20017011811A KR 20020010584 A KR20020010584 A KR 20020010584A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- layer
- base layer
- solar cell
- type
- aluminum
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 31
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims description 27
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 27
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 44
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 44
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 44
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 35
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 35
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 25
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000006117 anti-reflective coating Substances 0.000 claims description 13
- CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N alumanylidynesilicon Chemical group [Al].[Si] CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 claims description 11
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims description 10
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 9
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims description 8
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 5
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 claims description 5
- 238000005231 Edge Defined Film Fed Growth Methods 0.000 claims description 4
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 claims description 4
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical group [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 3
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims description 3
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims description 3
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims description 3
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 125000004437 phosphorous atom Chemical group 0.000 claims description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims 81
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 87
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 7
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 6
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 6
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 5
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 238000001505 atmospheric-pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 2
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 229910001245 Sb alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- CFOAUMXQOCBWNJ-UHFFFAOYSA-N [B].[Si] Chemical class [B].[Si] CFOAUMXQOCBWNJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002140 antimony alloy Substances 0.000 description 1
- LGFYIAWZICUNLK-UHFFFAOYSA-N antimony silver Chemical compound [Ag].[Sb] LGFYIAWZICUNLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 description 1
- BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N hydridophosphorus(.) (triplet) Chemical compound [PH] BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 210000003127 knee Anatomy 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004943 liquid phase epitaxy Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- -1 phosphorus ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 150000003376 silicon Chemical class 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
- H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
- H01L31/0264—Inorganic materials
- H01L31/028—Inorganic materials including, apart from doping material or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
- H01L31/0288—Inorganic materials including, apart from doping material or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table characterised by the doping material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
- H01L31/068—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
- H01L31/068—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells
- H01L31/0682—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells back-junction, i.e. rearside emitter, solar cells, e.g. interdigitated base-emitter regions back-junction cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
본 발명은 태양 전지의 제조 방법에 관한 것이다. 이 제조 방법은, 베이스 층(118)을 마련하는 단계와, 강 도핑된 p형 이미터 층을 마련하도록 상기 베이스 층의 비조사면(128)과 동일 측부에 p형 전도성의 이미터 층(120)을 형성하여 n형 베이스 층(118)과 p형 이미터 층(120) 사이에 p-n 접합(124)을 형성하는 단계를 포함한다. 본 발명의 베이스 층은 n형 전도성을 가지며, 조사면(126)과 이 조사면의 반대측에 있는 비조사면(128)에 의하여 범위가 한정된다.The present invention relates to a method of manufacturing a solar cell. This manufacturing method includes providing a base layer 118 and a p-type conductive emitter layer 120 on the same side as the non-irradiated surface 128 of the base layer to provide a strongly doped p-type emitter layer. Forming a pn junction 124 between n-type base layer 118 and p-type emitter layer 120. The base layer of the present invention has n-type conductivity and is limited in scope by the irradiated surface 126 and the non-irradiated surface 128 on the opposite side of the irradiated surface.
Description
태양 전지는, 태양과 같은 광원으로부터 용이하게 입수 가능한 에너지를 전력으로 전환하여 계산기, 컴퓨터 및 가정용 히터와 같은 전기 구동식 기구를 작동하기 때문에 널리 이용되고 있다. 도 1은 종래의 태양 전지(10)를 구성하는 중층 스택(layered stack)의 단면도를 도시한다. 종래의 실리콘 태양 전지(10)는 통상적으로 p형 베이스 층(18)과 n형 층(16) 사이에 p-n 접합(24)이 샌드위치되며, 이 접합은 조사면(전면; 11) 근처에 위치된다. 본 명세서에 사용되는 바와 같은 "조사면(illuminated surface)"이라는 용어는 태양 전지가 활동하거나 작동 중인 때에 광 에너지에 노출되는 종래의 태양 전지의 표면을 지칭한다. 따라서, "비조사면(non-illuminated surface)"이라는 용어는 조사면의 반대측에 있는 표면을 지칭한다. p-n 접합(24)의 기본 구조에는 조사면(11) 또는 그에 인접하게 강 도핑된(약 1020㎝-3) n형 이미터 층(n+; 16)이 포함되며, 이 이미터 층은 적당하게도핑된(약 1015㎝-3) p형 베이스 층(p; 18) 위에 배치된다. 종래의 태양 전지의 상업적 실시예는 통상적으로 선택적인 반사 방지 코팅(14)과 p+층(20)을 포함하며, 이 p+층은 p형 베이스 층(18)과 p형 실리콘 접점(22) 사이에 형성된다.Solar cells are widely used because they convert energy readily available from light sources such as the sun into electric power to operate electrically driven instruments such as calculators, computers, and household heaters. 1 illustrates a cross-sectional view of a layered stack constituting a conventional solar cell 10. Conventional silicon solar cells 10 typically have a pn junction 24 sandwiched between the p-type base layer 18 and the n-type layer 16, which is located near the irradiation surface (front side) 11. . The term "illuminated surface" as used herein refers to the surface of a conventional solar cell that is exposed to light energy when the solar cell is active or in operation. Thus, the term "non-illuminated surface" refers to a surface on the opposite side of the irradiation surface. The basic structure of the pn junction 24 includes an n-type emitter layer (n + ; 16) that is strongly doped (about 10 20 cm -3 ) or adjacent to the irradiated surface 11, which emitter layer is suitable. Is disposed over a heavily doped (about 10 15 cm -3 ) p-type base layer (p; 18). Commercial embodiment of the conventional solar cells are typically selective anti-reflection, and a coating 14 and the p + layer 20, the p + layer of p-type base layer 18 and the p-type silicon contact 22 It is formed between.
n+이미터 층(16)으로부터 p-n 접합(24)의 통상적 깊이는 약 0.5 ㎛로 측정된다. p-n 접합(24)의 양측에서 발생되는 소수 캐리어를 용이하게 수집하는 데에는 얕은 전면의 p-n 접합(24)이 유리하다. p형 베이스 층(18)으로 침투하며 베이스 층(18)에 의해 흡수되는 광의 각 광자는 그것의 에너지를 구속 상태(공유 결합 상태)의 전자에 전달하여, 그 전자를 자유롭게 한다. 이러한 가동 전자와, 뒤에 남겨지는 공유 결합 내의 정공(정공도 이동 가능함)은 태양 전지로부터 흐르는 전류의 전위 요소(potential element)를 포함한다. 이 전류에 기여하기 위하여, 전자와 정공은 재결합될 수 없고, 오히려 p-n 접합(24)과 관련한 전기장에 의해 분리된다. 이러한 일이 벌어지는 경우에, 전자는 n형 실리콘 접점(12)으로 이동하고, 정공은 p형 실리콘 접점(22)으로 이동한다.The typical depth of the pn junction 24 from the n + emitter layer 16 is measured at about 0.5 μm. The shallow front surface pn junction 24 is advantageous for easily collecting minority carriers generated on both sides of the pn junction 24. Each photon of light that penetrates into the p-type base layer 18 and is absorbed by the base layer 18 transfers its energy to electrons in a confined state (covalently bonded state), freeing the electrons. These movable electrons and holes in the covalent bonds left behind (holes are also mobile) include a potential element of current flowing from the solar cell. To contribute to this current, the electrons and holes cannot be recombined, but rather separated by the electric field associated with the pn junction 24. When this happens, the electrons move to the n-type silicon contact 12 and the holes move to the p-type silicon contact 22.
태양 전지의 전류에 기여하기 위하여, 광발생(photogenerated) 소수 캐리어(n+이미터 층의 정공과 p형 베이스 층의 전자)는, 그들이 수집되는 p-n 접합(24)으로 확산에 의해 이동할 수 있도록 충분히 긴 시간동안 존재해야 한다. 다수 캐리어와의 재결합에 의한 손실 없이 소수 캐리어가 이동할 수 있는 평균 거리는 소수 캐리어 확산 거리로 지칭된다. 소수 캐리어 확산 거리는 일반적으로 실리콘 결정 내의 결함(즉, 재결합 중심)의 밀도 및 실리콘 내의 도펀트 원자의 밀도와 같은 요인에 의존한다. 결함 또는 도펀트 원자의 밀도가 증가함에 따라, 소수 캐리어 확산 거리는 감소한다. 따라서, 강 도핑된 n+이미터 층(16)의 정공의 확산 거리는 적당하게 도핑된 p형 베이스 층(18)의 전자의 확산 거리보다 훨씬 작다.In order to contribute to the current of the solar cell, photogenerated minority carriers (holes in the n + emitter layer and electrons in the p-type base layer) are sufficient to allow them to migrate by diffusion into the pn junction 24 where they are collected. It must exist for a long time. The average distance the minority carriers can travel without loss due to recombination with the majority carriers is referred to as the minority carrier spreading distance. Minority carrier diffusion distances generally depend on factors such as the density of defects (ie, recombination centers) in the silicon crystal and the density of dopant atoms in the silicon. As the density of defects or dopant atoms increases, minority carrier diffusion distances decrease. Thus, the diffusion distance of the holes of the strongly doped n + emitter layer 16 is much smaller than the diffusion distance of the electrons of the properly doped p-type base layer 18.
당업자는 n+이미터 층(16)이 거의 "데드 층(dead layer)"이라는 것을 인지하고 있는데, 이 층에서는 이미터 층(16)에서 야기된 소수 전하 캐리어가 재결합에 의한 손실 없이 p-n 접합(24)으로 거의 확산될 수 없다. 여러 가지 이유로, 얕거나 가능한한 이미터 층(16)의 표면에 인접한 n+이미터 층(16)을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들면, 얕은 이미터 층은 비교적 적은 광자가 n+이미터 층(16)으로 흡수될 수 있게 한다. 또한, n+이미터 층(16)에 야기된 최종의 광발생 소수 캐리어는 수집될 이론적인 기회(확산 거리 ≥ 접합 깊이)를 갖도록 p-n 접합(24)에 그 자체로 충분하게 인접해 있다.One of ordinary skill in the art recognizes that the n + emitter layer 16 is almost a "dead layer," in which the minority charge carriers caused in the emitter layer 16 lose pn junctions without loss due to recombination. It can hardly spread to 24). For various reasons, it is desirable to have n + emitter layer 16 as shallow or possibly as close to the surface of emitter layer 16. For example, the shallow emitter layer allows relatively few photons to be absorbed into the n + emitter layer 16. In addition, the final photogenic minority carriers caused by the n + emitter layer 16 are themselves sufficiently adjacent to the pn junction 24 to have a theoretical opportunity to be collected (diffusion distance ≧ junction depth).
불행하게도, 종래의 태양 전지 구조에서는, n+이미터 층의 깊이는 제한되며 원하는 만큼 얕게 될 수 없다. 이미터 접점(12), 특히 스크린 프린팅(screen-printing) 및 소성(firing)에 의해 형성되는 접점으로부터의 금속이 p-n 접합(24)에 침투하여, 그 접합을 파괴 또는 손상시킬 수 있다. p-n 접합(24) 내의 금속의 존재는 접합을 "단락(short)" 또는 "분류(shunt)" 시킨다. 그러므로, 얕고 적게도핑된 n+이미터 층(16)은 전지에 의해 생성된 전류를 증가시키는 데에는 유리하지만, 실제로 n+이미터 층(16)은 비교적 깊게 강 도핑된 경우보다 p-n 접합(24)의 분류(shunting)를 방지하는 데에는 바람직하지 않다. 결과적으로, 종래의 태양 전지에서는, n+이미터 층(16)의 위치가 깊으면, 전지에 의해 생성되는 전류의 양은 감소된다.Unfortunately, in conventional solar cell structures, the depth of the n + emitter layer is limited and cannot be as shallow as desired. Metal from the emitter contacts 12, in particular the contacts formed by screen-printing and firing, can penetrate the pn junction 24, breaking or damaging the junction. The presence of the metal in the pn junction 24 "shorts" or "shunts" the junction. Therefore, the shallower and less doped n + emitter layer 16 is advantageous for increasing the current generated by the cell, but in practice the n + emitter layer 16 is more pn junction 24 than if it was relatively deeply doped. It is not desirable to prevent shunting. As a result, in a conventional solar cell, if the position of n + emitter layer 16 is deep, the amount of current generated by the cell is reduced.
따라서, 소수 캐리어 확산 거리가 길고, p-n 접합의 분류를 방지하며, 생성된 전류의 양을 감소시키지는 않는 실리콘 태양 전지의 구조 및 그것의 제조 방법이 요구된다.Therefore, there is a need for a structure of a silicon solar cell and a method of manufacturing the same, which have a long minority carrier diffusion distance, prevent the classification of p-n junctions, and do not reduce the amount of generated current.
본 발명은 개선된 태양 전지와 그것의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 말하자면, 본 발명은 태양 전지의 비조사면 근처에 p-n 접합이 위치되는 태양 전지와 그것의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an improved solar cell and a method of manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to a solar cell in which a p-n junction is located near the non-irradiated surface of the solar cell and a method of manufacturing the same.
도 1은 종래의 태양 전지의 단면도이고,1 is a cross-sectional view of a conventional solar cell,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지의 단면도이고,2 is a cross-sectional view of a solar cell according to an embodiment of the present invention,
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일실시예에 따라 도 2의 태양 전지를 제조하는 여러 단계를 도시한 도면이고,3A to 3D are views illustrating various steps of manufacturing the solar cell of FIG. 2 according to an embodiment of the present invention.
도 4는 알루미늄 합금이 후면 접합된 수지상 웨브의 태양 전지에 대해서 측정한 I-V 곡선의 그래프이고,4 is a graph of the I-V curve measured for the solar cell of the dendritic web bonded to the aluminum alloy back,
도 5는 알루미늄 합금이 후면 접합된 수지상 웨브의 태양 전지의 내부 양자 효율을 나타내는 그래프이고,5 is a graph showing the internal quantum efficiency of the solar cell of the dendritic web bonded aluminum alloy back;
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지의 단면도로서, 태양 전지의 후면을 금속이 부분적으로 덮고 있는 것을 도시한 도면이고,6 is a cross-sectional view of a solar cell according to another exemplary embodiment of the present invention, in which a metal partially covers a rear surface of the solar cell,
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지의 단면도로서, 베이스 층과의 접점이 전지의 후면에 깍지 끼워진 방식(interdigitated fashion)으로 있는 것을 도시한 도면이다.FIG. 7 is a cross-sectional view of a solar cell according to another embodiment of the present invention in which the contact with the base layer is in an interdigitated fashion at the back of the cell.
일 양태에 있어서, 본 발명은 태양 전지를 제공한다. 태양 전지는 n형 전도성의 도펀트 원자가 있는 베이스 층을 포함하며, 이 베이스 층은 조사면(照射面)과 비조사면에 의하여 범위가 한정된다. 조사면은 태양 전지가 광 에너지에 노출될 때 광에너지가 부딪치는 표면이며, 비조사면은 조사면의 반대측에 있다. 태양 전지에는, 알루미늄 합금으로 제조되어 p형 전도성의 층으로서 기능하는 후면의 이미터 층을 더 포함된다. 태양 전지에는 베이스 층의 비조사면과 후면의 이미터 층 사이에 p-n 접합 층이 추가로 배치된다.In one aspect, the present invention provides a solar cell. The solar cell includes a base layer with n-type conductive dopant atoms, the base layer being limited in scope by the irradiated and non-irradiated surfaces. The irradiated surface is the surface where the light energy collides when the solar cell is exposed to the light energy, and the non-irradiated surface is on the opposite side of the irradiated surface. The solar cell further includes a backside emitter layer made of an aluminum alloy and functioning as a p-type conductive layer. The solar cell further has a p-n junction layer disposed between the non-irradiated side of the base layer and the emitter layer on the back side.
다른 양태에 있어서, 본 발명은 태양 전지의 제조 방법을 제공한다. 이 방법은 (1) 베이스 층을 마련하는 단계와, (2) 강 도핑된 p형 이미터 층을 마련하도록 베이스 층의 비조사면과 동일 측부에 p형 전도성의 이미터 층을 형성하여, n형베이스 층과 p형 이미터 층 사이에 p-n 접합을 형성하는 단계를 포함한다. 본 발명의 베이스 층은 n형의 전도성을 가지며, 조사면과 비조사면에 의해 범위가 한정된다. 조사면은 태양 전지가 광 에너지에 노출될 때 광 에너지가 부딪치는 표면이고, 비조사면은 조사면의 반대측에 있다.In another aspect, the present invention provides a method of manufacturing a solar cell. The method comprises the steps of (1) providing a base layer, and (2) forming a p-type conductive emitter layer on the same side as the non-irradiated surface of the base layer to provide a strongly doped p-type emitter layer, Forming a pn junction between the base layer and the p-type emitter layer. The base layer of the present invention has n-type conductivity and is limited in scope by the irradiated and non-irradiated surfaces. The irradiated surface is the surface where the light energy collides when the solar cell is exposed to the light energy, and the non-irradiated surface is on the opposite side of the irradiated surface.
본 발명의 이들 특징 및 다른 특징은 첨부 도면을 참고로 한 이하의 실시예에 상세하게 기재되어 있다.These and other features of the invention are described in detail in the following examples with reference to the accompanying drawings.
첨부 도면에 예시되어 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 참고로 이제 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다. 이하의 설명에서, 많은 특정한 세부 사항은 본 발명의 철저한 이해를 돕도록 설명한 것이다. 그러나, 본 발명이 이들 특정한 세부 사항의 일부 또는 전부 없이도 시행될 수 있다는 것은 당업자에게 명백하다. 한편으로, 널리 알려진 공정 단계 및/또는 구조는 본 발명을 불명료하게 할 소지가 있으므로 상세하게 설명하지는 않는다.The present invention will now be described in detail with reference to a preferred embodiment of the invention illustrated in the accompanying drawings. In the following description, numerous specific details are set forth in order to assist in a thorough understanding of the present invention. However, it will be apparent to one skilled in the art that the present invention may be practiced without some or all of these specific details. On the other hand, well known process steps and / or structures are not elucidated since they may obscure the present invention.
소수 캐리어 전자(즉, p형 실리콘 내의 전자)의 확산 거리는 일반적으로 주어진 도핑 밀도에 대한 소수 캐리어 정공(즉, n형 실리콘 내의 정공)의 확산 거리와 상이하다. 이러한 차이는, 재결합 중심으로서 작용할 수 있는 결정 결함의 성질에 의존할 수 있다. 수지상 웨브의 실리콘에서, 예컨대 주요 결함은 전위심(dislocation core)에서 핵을 이루는 산화 규소의 침전물이다. 산화 규소 침전물과 주위의 실리콘 사이의 계면은 두 물질의 원자 구조의 불일치 때문에 양전하를 수반한다. 음으로 하전된 소수 캐리어 전자는 이러한 양으로 하전된 계면으로 이끌린다. 이러한 결함은 많은 다수 캐리어 정공 중 하나가 결함에 의하여 배회할 때까지 전자를 포획 및 보유할 수 있어서, 재결합의 경우에 전자가 정공으로 떨어질 수 있다.The diffusion distance of minority carrier electrons (ie electrons in p-type silicon) is generally different from the diffusion distance of minority carrier holes (ie holes in n-type silicon) for a given doping density. This difference may depend on the nature of the crystal defects that can act as recombination centers. In silicon of dendritic webs, for example, the main defect is the precipitation of silicon oxide nucleating at the dislocation core. The interface between the silicon oxide precipitate and the surrounding silicon carries a positive charge because of the mismatch in the atomic structure of the two materials. Negatively charged minority carrier electrons lead to this positively charged interface. These defects can trap and retain electrons until one of the many majority carrier holes roams by the defect, so that in the case of recombination the electrons can fall into the holes.
그러므로, 본 발명에 따르면, 태양 전지의 기재 층에 대해서, n형 도핑이 p형 도핑으로 얻을 수 있는 확산 거리보다 큰 소수 캐리어 확산 거리를 얻는 데에 유리하다는 것을 알 수 있다. n형 전도성을 갖는 태양 전지 기재는 n형 베이스 층을 필요로 한다. 따라서, 붕소를 포함한 조사 측부에 이미터 층과 n형 베이스 층을 채용함으로서 p-n 접합을 형성하였는데, 이는 p형 도펀트를 위한 실용적인 선택이다.Therefore, according to the present invention, it can be seen that, for the substrate layer of the solar cell, n-type doping is advantageous for obtaining a minority carrier diffusion distance larger than the diffusion distance obtainable by p-type doping. Solar cell substrates with n-type conductivity require an n-type base layer. Therefore, the p-n junction was formed by employing an emitter layer and an n-type base layer on the irradiation side including boron, which is a practical choice for p-type dopants.
불행하게도, 붕소 확산은 붕소-실리콘 화합물의 형성 때문에 얼룩진 실리콘 표면을 빈번하게 남기는 것으로 확인되었다. 이러한 얼룩은 태양 전지 표면의 외관을 심각하게 손상시킨다. 붕소 얼룩은, 얼룩진 표면을 가열 산화하고, 뒤이어 가열 산화물을 화학적으로 제거하는 것과 같은 추가의 원치 않는 처리 단계를 이용함으로써 제거될 수 있다. 따라서, 본 발명의 발견에 따르면, n형 도핑이 p형 도핑보다 큰 소수 캐리어 확산 거리를 제공하는 실리콘 물질에 대해서, 전방의 p-n 접합은 p형 이미터 층에 붕소 얼룩이 존재함으로 인해 바람직하지 않다.Unfortunately, boron diffusion has been found to frequently leave stained silicon surfaces due to the formation of boron-silicon compounds. These stains seriously damage the appearance of the solar cell surface. Boron stains may be removed by using additional unwanted processing steps such as thermally oxidizing the stained surface followed by chemical removal of the heating oxide. Thus, according to the findings of the present invention, for silicon materials where n-type doping provides a minority carrier diffusion distance than p-type doping, the front p-n junction is undesirable due to the presence of boron stains in the p-type emitter layer.
다시 도 1을 참고하면, 상업용 태양 전지(10)는 n+pp+구조를 갖는다. n형 이미터 층(16)은 일반적으로 (얼룩이 문제가 되지 않는) 인 확산을 이용하여 형성되며, 실리콘 기재는 도핑된 p형이며, 후방의 실리콘 표면(20)은 접촉 금속 층(22)과의 옴 접촉(ohmic contact)을 향상시키도록 통상적으로 도핑된 p+이다. 옴 접촉은 낮은 저항을 갖는다. 옴 접촉을 가로질러 발생된 전압은 접촉을 통하여 흐르는 전류와 선형 관계를 갖는다. 그와 달리, 정류 접촉을 가로질러 발생된 전압은 그 접촉을 통하여 흐르는 전류와 비선형 관계를 갖는다. p+도핑과 후방의 금속 접점을 제공하는 데에 알루미늄-실리콘 합금이 사용될 수 있다. 보다 중요하게는, 상업용 태양 전지(10)는 전지의 전방에 p-n 접합(24)이 위치된다. 그러므로, 전술한바와 같이, n+이미터 층(16)은 전방 접합을 분류하는 것을 방지하는 데에 요구되는 것보다 더 깊게 강요된다. n형 도핑으로 우수한 소수 캐리어 확산 거리를 갖는 실리콘 물질이 전방의 p-n 접합과 함께 사용되는 경우, p형 이미터 층은 실질적으로 붕소 도핑된다. 전술한 바와 같이, 붕소 도핑은 얼룩진 표면을 남기는데, 이 얼룩진 표면은 전지의 외관을 손상시키고, 추가의 원치 않는 처리를 이용해야만 제거될 수 있다.Referring again to FIG. 1, commercial solar cell 10 has an n + pp + structure. The n-type emitter layer 16 is typically formed using diffusion that is (no stain is a problem), the silicon substrate is doped p-type, and the back silicon surface 20 is in contact with the contact metal layer 22. Is p + which is typically doped to enhance the ohmic contact of. Ohm contact has low resistance. The voltage generated across the ohmic contact has a linear relationship with the current flowing through the contact. In contrast, the voltage generated across the rectifying contact has a nonlinear relationship with the current flowing through the contact. Aluminum-silicon alloys can be used to provide p + doping and back metal contacts. More importantly, commercial solar cells 10 have a pn junction 24 located in front of the cell. Therefore, as described above, n + emitter layer 16 is forced deeper than is required to prevent classifying the forward junction. When a silicon material having good minority carrier diffusion distance with n-type doping is used with the front pn junction, the p-type emitter layer is substantially boron doped. As noted above, boron doping leaves a stained surface that damages the appearance of the cell and can only be removed using additional unwanted treatment.
그러므로, 본 발명에서는 태양 전지의 후단에 p-n 접합이 위치된다. 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 태양 전지의 층 스택(110)을 도시하며, 이 스택은 후단(베이스 층의 비조사면 근처)에 p-n 접합이 위치되며, 그에 따라 전방 금속 접점(112)이 p-n 접합을 분류하는 것은 불가능하다. 알루미늄이 실리콘 p+층에 도펀트로 선택될 수 있으므로, 알루미늄이 접합을 분류하는 것도 불가능하다.Therefore, in the present invention, the pn junction is located at the rear end of the solar cell. 2 shows a layer stack 110 of a solar cell according to one embodiment of the invention, in which the pn junction is located at the rear end (near the non-irradiation surface of the base layer), and thus the front metal contact 112. It is impossible to classify this pn junction. Since aluminum can be selected as a dopant in the silicon p + layer, it is also impossible for aluminum to classify the bond.
태양 전지의 층 스택(110)은 n형 전도성의 베이스 층(118)을 포함하며, 이 베이스 층은 조사면(126; 전면 또는 상면)과 비조사면(128; 후면 또는 하면)에 의해 범위가 한정된다. 조사면(126) 근처의 베이스 층(118)의 일부는 얕은 n+ 층(116)에 의해 부동화되며, 이 얕은 층은 통상적으로 인을 실리콘 층에 확산함으로써 형성된다. 그러므로, 이 실시예는 종래의 n+층의 장점을 실현하고, 붕소 얼룩이 남는 문제가 없다. 선택적인 반사 방지(AR) 코팅(114)이 n+층(116)의 상부에 배치된다. 반사 방지 코팅이 도 2에 도시된 바와 같이 존재하는 경우, 은접점(112)은 AR 코팅(114)을 통하여 소성되어 n+실리콘 층(116)의 표면에 이른다.The layer stack 110 of the solar cell includes an n-type conductive base layer 118, which is limited in scope by the irradiated surface 126 (front or top) and the non-irradiated surface 128 (back or bottom). do. A portion of the base layer 118 near the irradiation surface 126 is immobilized by the shallow n + layer 116, which is typically formed by diffusing phosphorus into the silicon layer. Therefore, this embodiment realizes the advantages of the conventional n + layer, and there is no problem that boron stain remains. An optional antireflective (AR) coating 114 is disposed on top of n + layer 116. If an antireflective coating is present as shown in FIG. 2, the silver contact 112 is fired through the AR coating 114 to reach the surface of the n + silicon layer 116.
p-n 접합(124)은 비조사면(128), 또는 베이스 층(118)과 알루미늄 도핑된 실리콘 층(120) 사이의 계면에 형성되며, 이 실리콘 층은 본 발명의 태양 전지의 층 스택에서 p+이미터 층으로서 작용한다. 알루미늄이 실리콘과 함께 합금화될 때 생기는 알루미늄-실리콘 공융 금속 층(122)은 p+층(120) 아래에 배치되고, p+이미터 층(120)에 대한 자가 정렬된 접점으로서 작용한다. 도 2의 태양 전지 구조에서 붕소 도핑이 없으며, 그에 따라 전면의 외관을 손상하는 붕소 얼룩이 없는 것도 중요한 것이다.The pn junction 124 is formed at the non-irradiation surface 128 or at the interface between the base layer 118 and the aluminum doped silicon layer 120, which layer of p + is already in the layer stack of the solar cell of the present invention. Acts as a ground layer. The aluminum-silicon eutectic metal layer 122, which occurs when aluminum is alloyed with silicon, is disposed below the p + layer 120 and acts as a self-aligned contact to the p + emitter layer 120. It is also important that there is no boron doping in the solar cell structure of FIG.
전지(110)의 후면에 p-n 접합을 배치하는 것은 도 2에 도시된 태양 전지(110)의 독특한 특성이다. 현재의 다른 어떤 실리콘 태양 전지 구조도 이러한 알루미늄 합금의 후방 접합을 채용하지 않는 것을 주목해야 한다. 또한, n+층(116)의 깊이는, p-n 접합(124)이 전지(110)의 후면에 있기 때문에 분류(分流)와 관련한 어떠한 문제도 존재하지 않는다.Placing the pn junction on the back of the cell 110 is a unique feature of the solar cell 110 shown in FIG. It should be noted that no current silicon solar cell structure employs a back junction of this aluminum alloy. In addition, the depth of the n + layer 116 does not have any problem with fractionation since the pn junction 124 is at the back of the cell 110.
일실시예에 따르면, n형 베이스 층(118)은 일반적으로 약 5 Ωㆍ㎝ 내지 약 100 Ωㆍ㎝, 바람직하게는 약 20 Ωㆍ㎝의 저항률을 갖는 수지상 웨브의 실리콘 결정이다. 수지상 웨브의 실리콘 기재의 결정의 두께는 일반적으로 약 30 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 바람직하게는 약 100 ㎛이다. 전지(110)가 실용적인 에너지 변환 효율 수준으로 작동하게 하기 위하여, 이 실시예의 한 예에 있어서는, n형 베이스층(118)에서의 정공의 확산 거리는 베이스 층(118)의 두께보다 약간 작다. 그러나, 바람직한 예에서, 정공의 확산 거리는 베이스 층(118)의 두께와 실질적으로 동일하며, 보다 바람직하게는 베이스 층(118)의 두께를 초과한다.According to one embodiment, the n-type base layer 118 is generally a silicon crystal of a dendritic web having a resistivity of about 5 Pa.cm to about 100 Pa.cm, preferably about 20 Pa.cm. The thickness of the silicon based crystals of the dendritic web is generally from about 30 μm to about 200 μm, preferably about 100 μm. In order to allow the cell 110 to operate at a practical energy conversion efficiency level, in one example of this embodiment, the hole diffusion distance in the n-type base layer 118 is slightly less than the thickness of the base layer 118. However, in a preferred example, the diffusion distance of the holes is substantially the same as the thickness of the base layer 118, and more preferably exceeds the thickness of the base layer 118.
p-n 접합을 전지의 전면 근처 대신에 전지의 후면 근처에 배치하는 것은 당업자가 직관적으로 알 수 있는 것이 아니다. 일반적으로는 p-n 접합을 전지의 전면 근처에 배치하는 것이 바람직한데, 그 이유는 조사면으로부터 후면을 향하여 진행함에 따라 단위 깊이 당 흡수된 광자의 수가 감소하기 때문이다. 예컨대, 입사하는 광자의 약 52%는 조사면으로부터 베이스 층의 처음 5 ㎛ 내에서 흡수되는 한편, 약 10%는 깊이의 두 번째 5 ㎛ 부분 내에서 흡수되고, 약 6%는 세 번째 5 ㎛ 부분 내에서 흡수된다. 사실, 입사하는 광자의 약 75%는 베이스 층의 상부 30 ㎛ 이내에서 흡수된다.Placing the p-n junction near the back of the cell instead of near the front of the cell is not intuitive to one skilled in the art. It is generally desirable to place the p-n junction near the front side of the cell because the number of photons absorbed per unit depth decreases as it progresses from the irradiated side to the back side. For example, about 52% of incident photons are absorbed within the first 5 μm of the base layer from the irradiated surface, while about 10% are absorbed within the second 5 μm portion of the depth and about 6% are the third 5 μm portions. Are absorbed within. In fact, about 75% of the incident photons are absorbed within the top 30 μm of the base layer.
광자의 흡수로 인하여 전자-정공의 쌍이 발생되고, 이 쌍의 소수 캐리어 멤버는 접합부로 확산되어 수집되므로, p-n 접합을 조사면 근처에 배치하는 것이 합리적이다. 경험상으로, 접합부로부터 한 확산 거리를 넘어가는 이들 소수 캐리어는 수집되지 않으며, 그에 따라 태양 전지의 광전류에 기여하지 못한다.Because of the absorption of photons, a pair of electron-holes is generated, and the minority carrier members of the pair diffuse and collect at the junction, so it is reasonable to place the p-n junction near the irradiation surface. Experience has shown that these minority carriers beyond one diffusion distance from the junction are not collected and thus do not contribute to the photocurrent of the solar cell.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일실시예에 따른 제조 공정의 상이한 단계에서 형성된 중요한 중간의 태양 전지 구조를 도시한다. n형 전도성의 단결정 실리콘 기재가 널리 알려진 종래의 기술, 예컨대 조크랄스키법(Czochralski), 플로트 존(Float-zone), 브릿지맨법(bridgman), EFG법〔edge defined film-fed growth〕, 스트링 리본 성장(string ribbon growth), 이방향 응고에 의해 결정화되는 실리콘주조, 수지상 웨브 성장(dentritic web growth)과 같은 기술을 이용하여 제조될 때, 본 발명의 공정의 예시적인 실시예가 시작될 수 있다. 그러나, 바람직한 실시예에서는, 수지상 웨브 성장 기술이 n형 단결정 기재를 형성하도록 수행될 수 있다.3A-3D illustrate important intermediate solar cell structures formed at different stages of the manufacturing process according to one embodiment of the invention. Conventional techniques in which n-type conductive single crystal silicon substrates are well known, such as Czochralski, Float-zone, Bridgman, EFG (edge defined film-fed growth), string ribbon When manufactured using techniques such as string ribbon growth, silicon casting crystallized by bidirectional solidification, dentritic web growth, an exemplary embodiment of the process of the present invention may be initiated. However, in a preferred embodiment, dendritic web growth techniques can be performed to form n-type single crystal substrates.
도 3a를 참조하면, n형 단결정은 베이스 층(218)으로서 기능하며, 그 아래에 태양 전지의 p-n 접합이 순차적으로 형성된다. 다음 단계에서, 강하게 도핑된 n형 층(216; 이하에서는 n+층으로 지칭함)이 반도체 및 태양 전지 제조 기술에 종사하는 당업자에게 널리 알려진 확산 공정을 사용하여 베이스 층(218)의 상부에 형성될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 인을 함유하는 층이 베이스 층(218)의 상면에 피복되고, 인 원자는 임의의 열원으로부터 베이스 층(218)으로 밀려난다. 인의 층은 스크린 프린트된 페이스트 또는 액체 도펀트로부터 얻는 것이 바람직하며, 열원은 급속 가열 처리(RTP) 유닛 또는, 약 750 ℃ 내지 약 1050 ℃, 바람직하게는 약 950℃의 온도로 유지되는 벨트 로(爐)이다. 이들 온도에서, 확산 시간은 일반적으로 약 30 초 내지 약 30 분, 바람직하게는 약 5분일 수 있다. 결과로서, 두께가 일반적으로 약 0.1 ㎛ 내지 약 1 ㎛, 바람직하게는 약 0.3 ㎛인 인 도핑된 n+ 부동층이 형성되며, 면적 저항은 일반적으로 약 10 Ω/스퀘어 내지 약 200 Ω/스퀘어, 바람직하게는 40 Ω/스퀘어이다.Referring to FIG. 3A, the n-type single crystal functions as the base layer 218, under which the pn junction of the solar cell is formed sequentially. In the next step, a heavily doped n-type layer (216 (hereinafter referred to as n + layer)) will be formed on top of base layer 218 using a diffusion process well known to those skilled in the art of semiconductor and solar cell manufacturing. Can be. According to one embodiment of the invention, a layer containing phosphorous is coated on the top surface of the base layer 218, and phosphorus atoms are pushed into the base layer 218 from any heat source. The layer of phosphorus is preferably obtained from a screen printed paste or liquid dopant, and the heat source is a rapid heat treatment (RTP) unit or a belt furnace maintained at a temperature of about 750 ° C. to about 1050 ° C., preferably about 950 ° C. )to be. At these temperatures, the diffusion time can generally be from about 30 seconds to about 30 minutes, preferably about 5 minutes. As a result, a doped n + passivating layer having a thickness of generally from about 0.1 μm to about 1 μm, preferably about 0.3 μm, is formed, and the area resistance is generally from about 10 mW / square to about 200 mW / square, preferably Is 40 mW / square.
선택적으로, 다른 실시예에 있어서, 베이스 층(218)의 상면에는 인 이온이 주입되고, 베이스 층의 상면 근처의 일부는 n+층(216)으로 변환된다.Optionally, in another embodiment, phosphorus ions are implanted into the top surface of the base layer 218 and a portion near the top surface of the base layer is converted to n + layer 216.
다른 실시예에 따르면, 베이스 층(218)은 분명한 양전하 또는 음전하를 가질 수 있는 투명한 유전체 층에 의해 부동화된다. 이 실시예의 한 가지 예에 있어서, 베이스 층은, 두께가 약 50 Å 내지 약 500 Å, 바람직하게는 약 150 Å인 열적으로 성장된 이산화규소의 층에 의해 부동화된다. 이 실시예에서, 베이스 층(218)의 부동화는, 약 800 ℃ 내지 약 1050 ℃, 바람직하게는 약 1000 ℃의 온도로 급속 가열처리 유닛에서 수행될 수 있다. 이러한 열처리는 일반적으로 약 30 초 내지 약 30 분, 바람직하게는 약 50 초 동안 수행된다. n+층을 부동화하는 방법에 관계없이, 또는 그 층이 부동화되는가의 여부에 관계없이, 당업자는, n+층(216)의 형성으로 인하여, 하이-로 접합(high-low junction; n+n)이 베이스 층(218)의 상부에 형성되는 것을 알 수 있다.According to another embodiment, the base layer 218 is immobilized by a transparent dielectric layer that may have a distinct positive or negative charge. In one example of this embodiment, the base layer is immobilized by a layer of thermally grown silicon dioxide having a thickness of about 50 GPa to about 500 GPa, preferably about 150 GPa. In this embodiment, passivation of the base layer 218 may be performed in a rapid heat treatment unit at a temperature of about 800 ° C to about 1050 ° C, preferably about 1000 ° C. This heat treatment is generally carried out for about 30 seconds to about 30 minutes, preferably about 50 seconds. Regardless of how the n + layer is immobilized, or whether the layer is immobilized, those skilled in the art will appreciate that due to the formation of the n + layer 216, a high-low junction n + n It can be seen that is formed on top of the base layer 218.
다음에, 반사 방지 코팅(214)이 도 3b에 도시된 바와 같이 n+층(216)의 상부에 피복될 수 있다. 예를 들면, 반사 방지 코팅(214)을 형성하기 위하여, 질화 규소의 플라즈마 증가된 화학적 증착(PECVD) 또는 이산화티탄의 대기압 화학적 증착(APCVD)이 수행된다.Next, an antireflective coating 214 may be coated on top of n + layer 216 as shown in FIG. 3B. For example, to form the antireflective coating 214, plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) of silicon nitride or atmospheric pressure chemical vapor deposition (APCVD) of titanium dioxide is performed.
다음으로, 베이스 층(218)의 하면 또는 비조사면에 알루미늄 층(222)을 적층하는 데에 종래의 기술이 이용된다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 알루미늄은 순수 알루미늄 페이스트를 베이스 층(218)의 하면에 스크린 프린팅함으로써 적층된다. 이 실시예의 한 예에 있어서, 알루미늄 층(222)은 전지의 거의 전체 후면에걸쳐서 약 5 ㎛ 내지 약 30 ㎛, 바람직하게는 약 15 ㎛의 두께로 스크린 프린팅함으로써 적층된다. 다음에, 부분적으로 제조된 태양 전지는 복사 가열식 벨트 로에서 약 577 ℃의 알루미늄-실리콘 공융 온도 이상의 적당한 온도로, 예컨대 일반적으로 약 700 ℃ 내지 약 1000 ℃, 바람직하게는 약 800 ℃로, 충분히 긴 지속 시간 동안, 예컨대 일반적으로 약 0.1 분 내지 약 10 분, 바람직하게는 약 2 분간 가열되어, 층(222)으로부터의 적어도 일부 알루미늄 합금을 베이스 층(218)과 용이하게 합금화할 수 있다. 합금화 공정 중에, 벨트 로 내측에서의 열처리는 알루미늄이 실리콘을 효율적으로 용해하기 충분하게 높다. 이러한 높은 온도에서, 알루미늄 층의 두께의 약 1/3로 측정되는 베이스 층의 일부는 효율적으로 용해되어, 도 3c에 도시된 p+층(220)을 형성한다. 예를 들면, 약 800 ℃에서, 두께가 15 ㎛인 알루미늄 층(222)은 실리콘 베이스 층의 5㎛ 부분을 용해시킨다. 결과적으로, p+층(220)은 알루미늄으로 도핑된 실리콘이며, 접촉 층(222)은 약 88 중량%의 알루미늄과 12 중량%의 실리콘의 공융 조성을 갖는 합금이다.Next, conventional techniques are used to deposit the aluminum layer 222 on the bottom surface or non-irradiation surface of the base layer 218. According to one embodiment of the invention, aluminum is deposited by screen printing pure aluminum paste on the bottom surface of the base layer 218. In one example of this embodiment, aluminum layer 222 is laminated by screen printing to a thickness of about 5 μm to about 30 μm, preferably about 15 μm, over almost the entire backside of the cell. The partially fabricated solar cell is then sufficiently long at a suitable temperature above the aluminum-silicon eutectic temperature of about 577 ° C., such as generally from about 700 ° C. to about 1000 ° C., preferably about 800 ° C., in a radiant heated belt furnace. For a duration of time, for example, generally from about 0.1 minutes to about 10 minutes, preferably about 2 minutes, it is possible to easily alloy at least some aluminum alloy from layer 222 with base layer 218. During the alloying process, the heat treatment inside the belt furnace is high enough that aluminum dissolves the silicon efficiently. At this high temperature, a portion of the base layer, measured about one third of the thickness of the aluminum layer, dissolves efficiently, forming the p + layer 220 shown in FIG. 3C. For example, at about 800 ° C., an aluminum layer 222 having a thickness of 15 μm dissolves a 5 μm portion of the silicon base layer. As a result, the p + layer 220 is silicon doped with aluminum, and the contact layer 222 is an alloy having a eutectic composition of about 88 wt% aluminum and 12 wt% silicon.
p+이미터 층은 이하에 설명하는 바와 같이 마련된다. 실리콘이 냉각됨에 따라, 실리콘은 기초의 실리콘에서 계속적으로 응고하거나 성장하며, ㎤ 당 알루미늄 원자가 약 1018내지 약 1019개 정도인 적당한 양의 알루미늄 도펀트를 채용한다. 알루미늄 원자의 밀도는 실리콘 원자의 밀도보다 현저하게 작은데, 실리콘 원자의 밀도는 ㎤ 당 약 5 ×1022으로 약 10,000배이다. 도 3c에 도시된 바와 같이, 층을냉각한 후에, 비조사면 근처의 베이스 층(218)의 일부는 액체 위상 에피택시(liquid phase epitaxy)에 의해 강 도핑된 p형 층(220; 이하에서 p+ 층으로 지칭함)으로 전환된다. 용해된 실리콘의 일부는 알루미늄-실리콘 공융 층(222)의 일부가 된다. 알루미늄에 의해 용해되지 않은 실리콘은, 그것이 에피택시얼 재성장하는 때에 실리콘 결정을 재구성하는 형판으로서 작용한다.The p + emitter layer is prepared as described below. As the silicon cools, the silicon continues to solidify or grow in the underlying silicon, employing an appropriate amount of aluminum dopant with about 10 18 to about 10 19 aluminum atoms per cm 3. The density of aluminum atoms is significantly less than that of silicon atoms, which is about 5x10 22 per cm 3, about 10,000 times. As shown in FIG. 3C, after cooling the layer, a portion of the base layer 218 near the non-irradiation surface is heavily doped p-type layer 220 (hereinafter referred to as p + layer) by liquid phase epitaxy. Is referred to as). Some of the dissolved silicon becomes part of the aluminum-silicon eutectic layer 222. Silicon not dissolved by aluminum acts as a template to reconstruct silicon crystals when it is epitaxial regrowth.
알루미늄-실리콘 공융 금속 층(222)은 (전기 저항이 낮은) 양호한 전도체이며, 태양 전지에 대해 자가 정렬된 금속 접점으로서 기능한다. 알루미늄-실리콘 공융 금속 층(222)의 두께는 일반적으로 약 1 ㎛ 내지 약 30 ㎛이며, 바람직하게는 약 15 ㎛이다.The aluminum-silicon eutectic metal layer 222 is a good conductor (low electrical resistance) and functions as a self aligned metal contact for the solar cell. The thickness of the aluminum-silicon eutectic metal layer 222 is generally from about 1 μm to about 30 μm, preferably about 15 μm.
도 3d는, 금속 접점을 적층하고 선택적인 반사 방지 코팅을 통하여 소성한 후의 결과로 생기는 구조를 도시한다. 예를 들면, 은의 층이 격자 패턴으로 전면의 약 7%를 둘러싸도록 n+층(216)에 스크린 프린팅된다. 은은 스크린 프린팅에 의해 약 5 ㎛ 내지 약 20 ㎛ 사이, 바람직하게는 약 10 ㎛의 두께로 적층될 수 있다. 다음에, 그 결과로 부분적으로 제조된 태양 전지 구조물은 일반적으로 약 700 ℃ 내지 약 900 ℃, 바람직하게는 약 760 ℃의 온도로 유지되는 벨트 로를 통하여 주행한다. 전지가 노를 통하여 주행하는 시간은 은 페이스트 내의 불순물이 실리콘으로 확산되는 것을 방지하도록 짧다. 본 발명의 일실시예에 있어서, 전지가 벨트 로를 통하여 주행하는 시간은 약 0.1 분 내지 약 10 분이다. 그러나, 바람직한 실시예에 있어서 주행 시간은 약 40 초이다. n+층(216)에 이르는 은의 옴 접점(212)의 두께는 일반적으로 약 1 ㎛ 내지 약 20 ㎛이며, 바람직하게는 약 10 ㎛이다. 선택적인 반사 방지 코팅이 적층되는 경우, 은의 층은 코팅을 통하여 소성된다. (반사 방지 코팅을 포함하거나 포함하지 않는) 두 작업은 복사 가열식 벨트 로에서 수행될 수 있다. 본 발명의 제조 단계는 높은 산출량과 낮은 제조 비용을 실현한다.3d shows the resulting structure after laminating metal contacts and firing through an optional antireflective coating. For example, a layer of silver is screen printed on n + layer 216 so as to surround about 7% of the front side in a lattice pattern. Silver may be laminated by screen printing to a thickness of between about 5 μm and about 20 μm, preferably about 10 μm. The resulting partially fabricated solar cell structure then travels through a belt furnace that is generally maintained at a temperature of about 700 ° C to about 900 ° C, preferably about 760 ° C. The time that the cell runs through the furnace is short to prevent the diffusion of impurities in the silver paste into the silicon. In one embodiment of the invention, the time the battery runs through the belt furnace is from about 0.1 minutes to about 10 minutes. However, in a preferred embodiment, the travel time is about 40 seconds. The thickness of the ohmic contacts 212 of silver leading to the n + layer 216 is generally from about 1 μm to about 20 μm, preferably about 10 μm. When an optional antireflective coating is laminated, the layer of silver is fired through the coating. Both operations (with or without anti-reflective coating) can be performed in a radiant heated belt furnace. The manufacturing step of the present invention realizes high yield and low manufacturing cost.
도 4는, 본 발명에 따라 전체 후면이 금속으로 덮여 있는 알루미늄 합금이 후면 접합된 수지상 웨브 실리콘 태양 전지에 있어서 광 에너지를 전기 에너지로 전환하는 효율이 약 12.5 %인 것을 나타내는 I-V 곡선을 도시한다. 도 4에 도시된 데이타를 얻도록 채용된 태양 전지는 약 100 ㎛의 공칭 두께와 약 25 ㎠의 면적을 갖는다. 그외의 파라미터에는 약 28.2 ㎃/㎠의 단락(short circuit) 전류 밀도와, 약 0.595 V의 개로(open circuit) 전압과, 약 0.747의 충진도가 포함된다. 곡선의 무릎 부분이 최대 동력 지점을 나타내며, 여기서 Vmp는 약 0.480 V이고, Imp는 약 0.653 A이다.FIG. 4 shows an IV curve showing that the efficiency of converting light energy into electrical energy is about 12.5% in a dendritic web silicon solar cell having an aluminum alloy back-bonded in its entirety with metal according to the present invention. The solar cell employed to obtain the data shown in FIG. 4 has a nominal thickness of about 100 μm and an area of about 25 cm 2. Other parameters include a short circuit current density of about 28.2 mA / cm 2, an open circuit voltage of about 0.595 V, and a fill degree of about 0.747. The knee portion of the curve represents the maximum power point, where V mp is about 0.480 V and I mp is about 0.653 A.
도 5는, 도 4의 태양 전지에 대한 분광 반사율(510; 중실 삼각형), 외부 양자 효율(512; 빈 사각형), 내부 양자 효율(514; 중실 사각형)의 측정치를 도시한 것이다. 측정된 반사율은 (950 ㎚ 이상의) 긴 파장 광의 약 47 %가 후면의 알루미늄-실리콘 공융 금속 층으로부터 반사되는 것을 나타낸다. 다음에, 이러한 반사된 광이 실리콘을 통하여 두 번째로 통과하여, 전체 효율을 증가시킨다. 1차의 유한 요소 모델(one-dimensional finite element model) PC1D을 이용한 내부 양자 효율의 계산치는, 이 전지의 베이스에서의 정공 확산 거리가 약 200 ㎛이라는 나타낸다. 이는 우수한 성능을 위하여 요구되는 전지 두께의 두배이다. 내부 양자 효율 곡선은 약 500 ㎚ 내지 약 850 ㎚의 범위에 걸쳐서 양의 기울기를 갖는데, 이는 p-n 접합이 전지의 후면에 있다는 것을 의미하며, 이것도 중요한 것이다. 종래의 태양 전지에 있어서는, 내부 양자 효율 곡선은 음의 기울기를 나타내는데, 이는 p-n 접합이 전지의 전면에 있는 것을 의미한다.FIG. 5 shows measurements of the spectral reflectance (510 (solid triangle), external quantum efficiency 512 (empty square), and internal quantum efficiency 514 (solid square) for the solar cell of FIG. 4. The reflectance measured indicates that about 47% of the long wavelength light (greater than 950 nm) is reflected from the back side of the aluminum-silicon eutectic metal layer. This reflected light then passes through the silicon a second time, increasing the overall efficiency. The calculated value of internal quantum efficiency using a primary one-dimensional finite element model PC1D indicates that the hole diffusion distance at the base of this cell is about 200 μm. This is twice the cell thickness required for good performance. The internal quantum efficiency curve has a positive slope over the range of about 500 nm to about 850 nm, which means that the p-n junction is at the back of the cell, which is also important. In conventional solar cells, the internal quantum efficiency curve shows a negative slope, which means that the p-n junction is at the front of the cell.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양 전지의 층 스택(300)을 도시하는데, 태양 전지(300)의 단지 일부만이 p형 층으로 전환되고 금속으로 둘러싸여 있는 것을 제외하고는 도 2의 태양 전지(110)와 실질적으로 유사하다. 그에 따라, 태양 전지(300)는, 전체 후면이 금속으로 둘러싸여 있는 도 2의 태양 전지(110)를 "전체(full)"적인 금속 덮개를 갖는 태양 전지라고 지칭하는 것과는 다르게 "부분적(partial)"적인 금속 덮개를 갖는 태양 전지로 지칭된다. 도 6의 부분적인 금속 덮개를 갖는 구조는 얇은 전지의 휘어짐을 방지하는데, 이는 약 577 ℃의 공융 온도로부터 냉각될 때에 실리콘과 알루미늄-실리콘 공융 금속 층 사이의 상이한 열 수축으로부터 발생되는 것이다. 이러한 휨은 전체적인 금속 덮개가 이용되는 경우에 종종 발생하는 것을 기억하는 것도 중요하다. 분할된 금속(segmented metal)은 알루미늄의 비용도 절감한다. 후면의 금속 섬(metal islands) 사이의 노출된 n형 베이스 층의 표면(330)은 상당한 에너지 변환 효율을 얻도록 부동화될 수 있다. 예를 들면, 부동화 단계는 약 1000 ℃에서 약 50 초 동안 급속 가열 처리 유닛에서 약 115 Å의 두께를 갖는 가열 산화물의 성장에 의하여 알루미늄 합금화 단계 후에 수행될 수 있다. 반사 방지 코팅은 이러한 예비 단계에서 피복되지 않을 수도 있다. 스크린 프린팅된 금속을 포함하고 반사 방지 코팅은 포함하지 않는 상태로 25 ㎠의 수지상 웨브 실리콘 전지에 대하여 약 6.8 %에 이르는 효율을 얻었다. 반사 방지 코팅을 이용한 경우의 예상 효율은 약 9.9 % 이다.FIG. 6 shows a layer stack 300 of solar cells according to another embodiment of the present invention, except that only a portion of the solar cell 300 is converted to a p-type layer and surrounded by metal. It is substantially similar to cell 110. As such, solar cell 300 is " partial " as opposed to referring to solar cell 110 of FIG. 2, the entire backside of which is surrounded by metal, as a solar cell having a " full " metal cover. It is referred to as a solar cell with a metal cover. The structure with the partial metal sheath of FIG. 6 prevents warpage of thin cells, resulting from different thermal shrinkage between silicon and aluminum-silicon eutectic metal layers when cooled from an eutectic temperature of about 577 ° C. It is also important to remember that such warpage often occurs when the entire metal sheath is used. Segmented metal also reduces the cost of aluminum. Surface 330 of the exposed n-type base layer between metal islands on the backside may be passivated to obtain significant energy conversion efficiency. For example, the passivation step may be performed after the aluminum alloying step by growth of a heating oxide having a thickness of about 115 kPa in a rapid heat treatment unit at about 1000 ° C. for about 50 seconds. The antireflective coating may not be coated in this preliminary step. An efficiency of up to about 6.8% was obtained for a 25 cm 2 dendritic web silicon cell with screen printed metal and no antireflective coating. The expected efficiency with an antireflective coating is about 9.9%.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양 전지의 층 스택(400)을 도시하는데, 태양 전지(400)는, n형 베이스 층에 대한 n형 접점(412)이 깍지 끼워진 방식으로 전지의 전방으로부터 전지의 후방으로 이동되어 있는 것을 제외하고는 도 6의 태양 전지(300)와 실질적으로 유사하다.FIG. 7 shows a layer stack 400 of solar cells according to another embodiment of the present invention, wherein the solar cell 400 is formed of a cell in such a manner that the n-type contacts 412 for the n-type base layer are interdigitated. It is substantially similar to the solar cell 300 of FIG. 6 except that it is moved from the front to the back of the cell.
도 7에 도시된 이러한 구조는 접점에 의해 전면에 생기는 그림자를 제로로 줄이는 추가의 장점을 갖는다. 모듈에서 전지를 상호 연결하는 것은 전지의 후면 측에 양 접점을 갖음에 따라 보다 간단해질 것으로 예상되며, 표면 장착 기술(surface mount technology)이 사용될 수 있다. 은 접점(412)에 인접한 n+영역(424)은 개별적인 단계에서 형성될 수 있다. 선택적으로, 이러한 n형 도펀트의 공급원은, 순수 은 대신에 은-안티몬 합금과 같은 자가 도핑 접점 금속이 이용되는 경우에는 접점 물질 자체일 수 있다. 스크린 프린팅된 금속, 이산화티탄의 반사 방지 코팅 및 약 2.5 ㎠의 면적을 갖는 이러한 형태의 원형(prototype)의 수지상 웨브 실리콘 태양 전지는 약 10.4 %의 효율을 가졌다.This structure, shown in FIG. 7, has the further advantage of reducing the shadows on the front face by the contacts to zero. Interconnecting the cells in the module is expected to be simpler as it has both contacts on the back side of the cell, and surface mount technology can be used. The n + region 424 adjacent to the silver contact 412 may be formed in a separate step. Optionally, the source of this n-type dopant may be the contact material itself when a self-doped contact metal such as a silver-antimony alloy is used instead of pure silver. This type of prototype dendritic web silicon solar cell with a screen printed metal, an antireflective coating of titanium dioxide and an area of about 2.5 cm 2, had an efficiency of about 10.4%.
본 발명을 실리콘 결정 기재 및 알루미늄과 관련하여 설명하였지만, 그외의 기재 및 전도성 물질이 유사하게 채용될 수 있다는 것도 중요한 것이다. 또한, 그에 따라 알루미늄 합금이 후면 접합된 태양 전지를 제조하는 새롭고 신규한 구조 및 공정이 개시될 수 있다. 본 발명에 따르면, 당업자는 본 명세서에 개시된 발명을 채용하는 많은 변형물 및 균등물이 존재하는 것을 이해할 수 있다. 결과로서, 본 발명은 전술한 예시적인 실시예로 한정되지 않고 이하의 청구범위에 의해서만 한정된다.Although the present invention has been described with reference to silicon crystal substrates and aluminum, it is also important that other substrates and conductive materials can be similarly employed. In addition, new and novel structures and processes may be disclosed for producing solar cells with aluminum alloy back bonded. In accordance with the present invention, those skilled in the art can understand that there are many variations and equivalents employing the invention disclosed herein. As a result, the present invention is not limited to the above-described exemplary embodiments, but only by the following claims.
Claims (39)
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US12479799P | 1999-03-17 | 1999-03-17 | |
US60/124,797 | 1999-03-17 | ||
US09/414,990 US6262359B1 (en) | 1999-03-17 | 1999-10-07 | Aluminum alloy back junction solar cell and a process for fabrication thereof |
US09/414,990 | 1999-10-07 | ||
PCT/US2000/002609 WO2000055923A1 (en) | 1999-03-17 | 2000-02-01 | An aluminum alloy back junction solar cell and a process for fabrication thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20020010584A true KR20020010584A (en) | 2002-02-04 |
Family
ID=26822962
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020017011811A KR20020010584A (en) | 1999-03-17 | 2000-02-01 | An aluminum back junction solar cell and a process for fabrication thereof |
Country Status (12)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6262359B1 (en) |
EP (1) | EP1166367A1 (en) |
JP (1) | JP2002539625A (en) |
KR (1) | KR20020010584A (en) |
CN (1) | CN1179421C (en) |
AU (1) | AU772413B2 (en) |
BR (1) | BR0009085A (en) |
CA (1) | CA2368039C (en) |
HK (1) | HK1045601A1 (en) |
MX (1) | MXPA01009280A (en) |
TW (1) | TW449933B (en) |
WO (1) | WO2000055923A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101321538B1 (en) * | 2007-06-26 | 2013-10-25 | 엘지전자 주식회사 | Bulk silicon solar cell and method for producing same |
Families Citing this family (90)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10045249A1 (en) * | 2000-09-13 | 2002-04-04 | Siemens Ag | Photovoltaic component and method for producing the component |
KR100777717B1 (en) * | 2001-08-21 | 2007-11-19 | 삼성에스디아이 주식회사 | Method for manufacturing silicon solar cell |
US7170001B2 (en) * | 2003-06-26 | 2007-01-30 | Advent Solar, Inc. | Fabrication of back-contacted silicon solar cells using thermomigration to create conductive vias |
US7649141B2 (en) * | 2003-06-30 | 2010-01-19 | Advent Solar, Inc. | Emitter wrap-through back contact solar cells on thin silicon wafers |
US7335555B2 (en) * | 2004-02-05 | 2008-02-26 | Advent Solar, Inc. | Buried-contact solar cells with self-doping contacts |
US20050172996A1 (en) * | 2004-02-05 | 2005-08-11 | Advent Solar, Inc. | Contact fabrication of emitter wrap-through back contact silicon solar cells |
US20060060238A1 (en) * | 2004-02-05 | 2006-03-23 | Advent Solar, Inc. | Process and fabrication methods for emitter wrap through back contact solar cells |
US7144751B2 (en) * | 2004-02-05 | 2006-12-05 | Advent Solar, Inc. | Back-contact solar cells and methods for fabrication |
US7790574B2 (en) | 2004-12-20 | 2010-09-07 | Georgia Tech Research Corporation | Boron diffusion in silicon devices |
WO2006075426A1 (en) * | 2004-12-27 | 2006-07-20 | Naoetsu Electronics Co., Ltd. | Back junction solar cell and process for producing the same |
DE102005019225B4 (en) * | 2005-04-20 | 2009-12-31 | Helmholtz-Zentrum Berlin Für Materialien Und Energie Gmbh | Heterocontact solar cell with inverted layer structure geometry |
EP1732142A1 (en) * | 2005-06-09 | 2006-12-13 | Shell Solar GmbH | Si solar cell and its manufacturing method |
US20070169808A1 (en) * | 2006-01-26 | 2007-07-26 | Kherani Nazir P | Solar cell |
WO2007106502A2 (en) * | 2006-03-13 | 2007-09-20 | Nanogram Corporation | Thin silicon or germanium sheets and photovoltaics formed from thin sheets |
US8575474B2 (en) * | 2006-03-20 | 2013-11-05 | Heracus Precious Metals North America Conshohocken LLC | Solar cell contacts containing aluminum and at least one of boron, titanium, nickel, tin, silver, gallium, zinc, indium and copper |
US8076570B2 (en) | 2006-03-20 | 2011-12-13 | Ferro Corporation | Aluminum-boron solar cell contacts |
CN100360633C (en) * | 2006-05-16 | 2008-01-09 | 刘贺鹏 | Heat transfer fluids of radiator |
US8213452B2 (en) * | 2006-07-18 | 2012-07-03 | Broadcom Corporation | Optimized scheduling method using ordered grants from a central controller |
CA2568136C (en) * | 2006-11-30 | 2008-07-29 | Tenxc Wireless Inc. | Butler matrix implementation |
EP2100336A4 (en) * | 2006-12-22 | 2013-04-10 | Applied Materials Inc | Interconnect technologies for back contact solar cells and modules |
US20090288709A1 (en) * | 2006-12-25 | 2009-11-26 | Hideyo Iida | Conductive paste for forming of electrode of crystalline silicon substrate |
US20080178793A1 (en) * | 2007-01-31 | 2008-07-31 | Calisolar, Inc. | Method and system for forming a higher purity semiconductor ingot using low purity semiconductor feedstock |
ES2651625T3 (en) * | 2007-04-25 | 2018-01-29 | Heraeus Precious Metals North America Conshohocken Llc | Formulations for thick film conductors, comprising silver and nickel or silver and nickel alloys and solar cells manufactured therefrom |
TWI449183B (en) * | 2007-06-13 | 2014-08-11 | Schott Solar Ag | Semiconductor component and method for producing a metal-semiconductor contact |
US8309844B2 (en) | 2007-08-29 | 2012-11-13 | Ferro Corporation | Thick film pastes for fire through applications in solar cells |
US20100047954A1 (en) * | 2007-08-31 | 2010-02-25 | Su Tzay-Fa Jeff | Photovoltaic production line |
US20090077804A1 (en) * | 2007-08-31 | 2009-03-26 | Applied Materials, Inc. | Production line module for forming multiple sized photovoltaic devices |
US20090126786A1 (en) * | 2007-11-13 | 2009-05-21 | Advent Solar, Inc. | Selective Emitter and Texture Processes for Back Contact Solar Cells |
US20090188603A1 (en) * | 2008-01-25 | 2009-07-30 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for controlling laminator temperature on a solar cell |
DE102008013446A1 (en) * | 2008-02-15 | 2009-08-27 | Ersol Solar Energy Ag | Process for producing monocrystalline n-silicon solar cells and solar cell, produced by such a process |
US8222516B2 (en) * | 2008-02-20 | 2012-07-17 | Sunpower Corporation | Front contact solar cell with formed emitter |
CN101527327B (en) * | 2008-03-07 | 2012-09-19 | 清华大学 | Solar cell |
US20090239363A1 (en) * | 2008-03-24 | 2009-09-24 | Honeywell International, Inc. | Methods for forming doped regions in semiconductor substrates using non-contact printing processes and dopant-comprising inks for forming such doped regions using non-contact printing processes |
WO2009134939A2 (en) * | 2008-04-29 | 2009-11-05 | Advent Solar, Inc. | Photovoltaic modules manufactured using monolithic module assembly techniques |
US8207444B2 (en) * | 2008-07-01 | 2012-06-26 | Sunpower Corporation | Front contact solar cell with formed electrically conducting layers on the front side and backside |
US20100035422A1 (en) * | 2008-08-06 | 2010-02-11 | Honeywell International, Inc. | Methods for forming doped regions in a semiconductor material |
US8053867B2 (en) * | 2008-08-20 | 2011-11-08 | Honeywell International Inc. | Phosphorous-comprising dopants and methods for forming phosphorous-doped regions in semiconductor substrates using phosphorous-comprising dopants |
US20100059115A1 (en) * | 2008-09-05 | 2010-03-11 | First Solar, Inc. | Coated Substrates and Semiconductor Devices Including the Substrates |
TWI502751B (en) * | 2008-09-05 | 2015-10-01 | First Solar Inc | Coated substrates and semiconductor devices including the substrates |
TWI389322B (en) * | 2008-09-16 | 2013-03-11 | Gintech Energy Corp | Method of fabricating a differential doped solar cell |
US7951696B2 (en) * | 2008-09-30 | 2011-05-31 | Honeywell International Inc. | Methods for simultaneously forming N-type and P-type doped regions using non-contact printing processes |
CN101728453B (en) * | 2008-10-28 | 2011-10-05 | 昱晶能源科技股份有限公司 | Method for manufacturing solar battery with differential doping |
DE102009031151A1 (en) * | 2008-10-31 | 2010-05-12 | Bosch Solar Energy Ag | Solar cell and process for its production |
DE102009008786A1 (en) * | 2008-10-31 | 2010-06-10 | Bosch Solar Energy Ag | Process for producing a solar cell and solar cell |
US8242354B2 (en) * | 2008-12-04 | 2012-08-14 | Sunpower Corporation | Backside contact solar cell with formed polysilicon doped regions |
US8518170B2 (en) * | 2008-12-29 | 2013-08-27 | Honeywell International Inc. | Boron-comprising inks for forming boron-doped regions in semiconductor substrates using non-contact printing processes and methods for fabricating such boron-comprising inks |
WO2010081198A1 (en) * | 2009-01-16 | 2010-07-22 | Newsouth Innovations Pty Limited | Solar cell methods and structures |
US8247881B2 (en) * | 2009-04-27 | 2012-08-21 | University Of Seoul Industry Cooperation Foundation | Photodiodes with surface plasmon couplers |
KR101159276B1 (en) | 2009-05-29 | 2012-06-22 | 주식회사 효성 | Back junction solar cells and method for manufacturing thereof |
KR101072094B1 (en) * | 2009-06-30 | 2011-10-10 | 엘지이노텍 주식회사 | Solar cell aparatus and method of fabricating the same |
US8324089B2 (en) * | 2009-07-23 | 2012-12-04 | Honeywell International Inc. | Compositions for forming doped regions in semiconductor substrates, methods for fabricating such compositions, and methods for forming doped regions using such compositions |
US20110048505A1 (en) * | 2009-08-27 | 2011-03-03 | Gabriela Bunea | Module Level Solution to Solar Cell Polarization Using an Encapsulant with Opened UV Transmission Curve |
DE102009043975B4 (en) * | 2009-09-10 | 2012-09-13 | Q-Cells Se | solar cell |
FR2953999B1 (en) * | 2009-12-14 | 2012-01-20 | Total Sa | PHOTOVOLTAIC CELL HETEROJUNCTION WITH REAR CONTACT |
US8153456B2 (en) * | 2010-01-20 | 2012-04-10 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Bifacial solar cell using ion implantation |
US20110180131A1 (en) * | 2010-01-27 | 2011-07-28 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Method for attaching contacts to a solar cell without cell efficiency loss |
US8241945B2 (en) * | 2010-02-08 | 2012-08-14 | Suniva, Inc. | Solar cells and methods of fabrication thereof |
CN102148280A (en) * | 2010-02-10 | 2011-08-10 | 上海空间电源研究所 | Novel silicon substrate heterojunction solar cell |
FR2959870B1 (en) * | 2010-05-06 | 2012-05-18 | Commissariat Energie Atomique | PHOTOVOLTAIC CELL COMPRISING A ZONE SUSPENDED BY A CONDUCTIVE PATTERN AND METHOD OF MAKING THE SAME. |
US8071418B2 (en) * | 2010-06-03 | 2011-12-06 | Suniva, Inc. | Selective emitter solar cells formed by a hybrid diffusion and ion implantation process |
US8377738B2 (en) | 2010-07-01 | 2013-02-19 | Sunpower Corporation | Fabrication of solar cells with counter doping prevention |
US8105869B1 (en) | 2010-07-28 | 2012-01-31 | Boris Gilman | Method of manufacturing a silicon-based semiconductor device by essentially electrical means |
US20110139231A1 (en) * | 2010-08-25 | 2011-06-16 | Daniel Meier | Back junction solar cell with selective front surface field |
EP2619796A2 (en) * | 2010-09-21 | 2013-07-31 | Quantum Electro Opto Systems Sdn. Bhd. | Light emitting and lasing semiconductor methods and devices |
CN101976711A (en) * | 2010-10-27 | 2011-02-16 | 晶澳太阳能有限公司 | Method for making solar batteries by adopting ion injection method |
JP5723143B2 (en) * | 2010-12-06 | 2015-05-27 | シャープ株式会社 | Manufacturing method of back electrode type solar cell and back electrode type solar cell |
US8629294B2 (en) | 2011-08-25 | 2014-01-14 | Honeywell International Inc. | Borate esters, boron-comprising dopants, and methods of fabricating boron-comprising dopants |
US8975170B2 (en) | 2011-10-24 | 2015-03-10 | Honeywell International Inc. | Dopant ink compositions for forming doped regions in semiconductor substrates, and methods for fabricating dopant ink compositions |
KR20130062775A (en) | 2011-12-05 | 2013-06-13 | 엘지전자 주식회사 | Solar cell and method for manufacturing the same |
US11038080B2 (en) * | 2012-01-19 | 2021-06-15 | Utica Leaseco, Llc | Thin-film semiconductor optoelectronic device with textured front and/or back surface prepared from etching |
US8486747B1 (en) | 2012-04-17 | 2013-07-16 | Boris Gilman | Backside silicon photovoltaic cell and method of manufacturing thereof |
FR2990563B1 (en) * | 2012-05-11 | 2014-05-09 | Apollon Solar | SOLAR CELL BASED ON D-TYPE SILICON DOPE |
ES2873473T5 (en) | 2012-07-02 | 2024-06-07 | Meyer Burger Germany Gmbh | Manufacturing Procedures for Edge-Insulated Heterojunction Solar Cells |
US9812590B2 (en) | 2012-10-25 | 2017-11-07 | Sunpower Corporation | Bifacial solar cell module with backside reflector |
US9035172B2 (en) | 2012-11-26 | 2015-05-19 | Sunpower Corporation | Crack resistant solar cell modules |
US20140158192A1 (en) * | 2012-12-06 | 2014-06-12 | Michael Cudzinovic | Seed layer for solar cell conductive contact |
US9312406B2 (en) | 2012-12-19 | 2016-04-12 | Sunpower Corporation | Hybrid emitter all back contact solar cell |
US8796061B2 (en) | 2012-12-21 | 2014-08-05 | Sunpower Corporation | Module assembly for thin solar cells |
US9859455B2 (en) * | 2013-02-08 | 2018-01-02 | International Business Machines Corporation | Interdigitated back contact heterojunction photovoltaic device with a floating junction front surface field |
US9640699B2 (en) | 2013-02-08 | 2017-05-02 | International Business Machines Corporation | Interdigitated back contact heterojunction photovoltaic device |
US20140311568A1 (en) * | 2013-04-23 | 2014-10-23 | National Yunlin University Of Science And Technology | Solar cell with anti-reflection structure and method for fabricating the same |
TWM512217U (en) | 2013-06-20 | 2015-11-11 | Plant PV | Solar cells |
US9685571B2 (en) | 2013-08-14 | 2017-06-20 | Sunpower Corporation | Solar cell module with high electric susceptibility layer |
US9240515B2 (en) * | 2013-11-25 | 2016-01-19 | E I Du Pont De Nemours And Company | Method of manufacturing a solar cell |
CN103956399B (en) * | 2014-04-16 | 2017-01-11 | 江苏盎华光伏工程技术研究中心有限公司 | Silicon solar cell backboard and manufacturing method thereof |
CN104201250A (en) * | 2014-09-18 | 2014-12-10 | 百力达太阳能股份有限公司 | All Al-back surface field emitter N-type single crystal cell manufacturing method |
US10550291B2 (en) | 2015-08-25 | 2020-02-04 | Hitachi Chemical Co., Ltd. | Core-shell, oxidation-resistant, electrically conducting particles for low temperature conductive applications |
US10418497B2 (en) | 2015-08-26 | 2019-09-17 | Hitachi Chemical Co., Ltd. | Silver-bismuth non-contact metallization pastes for silicon solar cells |
US10233338B2 (en) | 2015-11-24 | 2019-03-19 | PLANT PV, Inc. | Fired multilayer stacks for use in integrated circuits and solar cells |
CN106653923B (en) * | 2016-11-01 | 2018-03-06 | 国家电投集团西安太阳能电力有限公司 | A kind of N-type PERT double-side cell structures of suitable sheet and preparation method thereof |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3895975A (en) * | 1973-02-13 | 1975-07-22 | Communications Satellite Corp | Method for the post-alloy diffusion of impurities into a semiconductor |
US3990097A (en) * | 1975-09-18 | 1976-11-02 | Solarex Corporation | Silicon solar energy cell having improved back contact and method forming same |
US4131486A (en) * | 1977-01-19 | 1978-12-26 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Back wall solar cell |
US4106047A (en) * | 1977-03-28 | 1978-08-08 | Joseph Lindmayer | Solar cell with discontinuous junction |
US4226017A (en) * | 1978-05-15 | 1980-10-07 | Solarex Corporation | Method for making a semiconductor device |
JP2732524B2 (en) | 1987-07-08 | 1998-03-30 | 株式会社日立製作所 | Photoelectric conversion device |
US5538564A (en) * | 1994-03-18 | 1996-07-23 | Regents Of The University Of California | Three dimensional amorphous silicon/microcrystalline silicon solar cells |
CN1155107C (en) | 1995-10-05 | 2004-06-23 | 埃伯乐太阳能公司 | Self-aligned locally deep-diffused emitter solar cell |
US5641362A (en) * | 1995-11-22 | 1997-06-24 | Ebara Solar, Inc. | Structure and fabrication process for an aluminum alloy junction self-aligned back contact silicon solar cell |
GB9615859D0 (en) * | 1996-07-29 | 1996-09-11 | Boc Group Plc | Processes and apparatus for the scrubbing of exhaust gas streams |
JPH10117004A (en) * | 1996-10-09 | 1998-05-06 | Toyota Motor Corp | Converging type solar battery element |
JP3722326B2 (en) * | 1996-12-20 | 2005-11-30 | 三菱電機株式会社 | Manufacturing method of solar cell |
-
1999
- 1999-10-07 US US09/414,990 patent/US6262359B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-02-01 MX MXPA01009280A patent/MXPA01009280A/en active IP Right Grant
- 2000-02-01 WO PCT/US2000/002609 patent/WO2000055923A1/en not_active Application Discontinuation
- 2000-02-01 JP JP2000605271A patent/JP2002539625A/en active Pending
- 2000-02-01 CA CA002368039A patent/CA2368039C/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-02-01 KR KR1020017011811A patent/KR20020010584A/en not_active Application Discontinuation
- 2000-02-01 BR BR0009085-9A patent/BR0009085A/en not_active Application Discontinuation
- 2000-02-01 EP EP00930073A patent/EP1166367A1/en not_active Withdrawn
- 2000-02-01 AU AU47956/00A patent/AU772413B2/en not_active Ceased
- 2000-02-01 CN CNB008066892A patent/CN1179421C/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-02-16 TW TW089102645A patent/TW449933B/en not_active IP Right Cessation
-
2002
- 2002-09-26 HK HK02107020.7A patent/HK1045601A1/en unknown
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101321538B1 (en) * | 2007-06-26 | 2013-10-25 | 엘지전자 주식회사 | Bulk silicon solar cell and method for producing same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2000055923A1 (en) | 2000-09-21 |
CA2368039C (en) | 2006-05-02 |
CN1348607A (en) | 2002-05-08 |
MXPA01009280A (en) | 2002-04-24 |
JP2002539625A (en) | 2002-11-19 |
WO2000055923A9 (en) | 2001-11-22 |
AU4795600A (en) | 2000-10-04 |
BR0009085A (en) | 2002-01-02 |
US6262359B1 (en) | 2001-07-17 |
TW449933B (en) | 2001-08-11 |
CA2368039A1 (en) | 2000-09-21 |
HK1045601A1 (en) | 2002-11-29 |
CN1179421C (en) | 2004-12-08 |
AU772413B2 (en) | 2004-04-29 |
EP1166367A1 (en) | 2002-01-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR20020010584A (en) | An aluminum back junction solar cell and a process for fabrication thereof | |
KR101436357B1 (en) | Back junction solar cell with selective front surface field | |
JP2575601B2 (en) | Thin-film solar cell and method for manufacturing the same | |
Wenham | Buried‐contact silicon solar cells | |
KR101579854B1 (en) | Ion implanted selective emitter solar cells with in situ surface passivation | |
US8349644B2 (en) | Mono-silicon solar cells | |
EP2016627B1 (en) | Solar cell having doped semiconductor heterojunction contacts | |
EP0776051B1 (en) | Structure and fabrication process for an aluminium alloy self-aligned back contact silicon solar cell | |
US20120125416A1 (en) | Selective emitter solar cells formed by a hybrid diffusion and ion implantation process | |
CN102804392A (en) | Semiconductor optical detector structure | |
CN102064216A (en) | Novel crystalline silicon solar cell and manufacturing method thereof | |
JPWO2006011595A1 (en) | Solar cell element and manufacturing method thereof | |
WO2016068711A2 (en) | Back side contacted wafer-based solar cells with in-situ doped crystallized silicon oxide regions | |
CN110943143A (en) | Method for manufacturing a photovoltaic solar cell with heterojunction and emitter diffusion regions | |
KR20130082066A (en) | Photovoltaic device | |
US20100059107A1 (en) | Photovoltaic solar cell and method of making the same | |
TW201440235A (en) | Back junction solar cell with enhanced emitter layer | |
Chu et al. | Silicon solar cells on unidirectionally recrystallized metallurgical silicon | |
JP2000332268A (en) | Thin-film polycrystalline silicon, solar battery using the same, and manufacture of thin-film polycrystalline silicon | |
Shukri et al. | Monocrystalline CuInSe 2-CdO cell |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |